CN116926230A - 一种与棉花纤维长度相关的分子标记及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种与棉花纤维长度相关的分子标记及其应用，属于棉花遗传育种技术领域。所述分子标记位于棉花基因组第16号染色体，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，包括突变位点SNP 1；所述SNP 1为chr16_41836768A>G。本发明发现该位点与棉花纤维长度相关，并通过试验验证了，AA基因型个体纤维长度显著高于GG型个体(p<0.05)，为优势基因型。本发明提供的分子标记可以准确的鉴定棉花纤维长度性状，有利于培育纤维品质较好的棉花个体，剔除纤维品质较差的个体，提高棉花的纤维品质，从而为优质棉花的选育提供科学依据。
Description
技术领域
本发明涉及棉花遗传育种技术领域，特别是涉及一种与棉花纤维长度相关的分子标记及其应用。
背景技术
近年来，随着纺织机械及高品质棉纤维产品对纤维品质要求的不断提高，优质优价成为棉花收购的流行模式，纤维品质逐渐成为限制植棉收益的主要因素，培育优质新品种成为当前棉花生产的重点攻关目标。
纤维品质主要包括纤维长度、比强度、马克隆值、整齐度和伸长率五个性状，并且均受微效基因控制，分子遗传机制复杂。优质纤维的要求是纤维长度较长、比强度较强、整齐度较高、伸长率较好、马克隆值较小。其中，纤维长度每增加1mm，皮棉收购价格增加200元/吨。因此，培育纤维长度更长的品种，将成为增加棉农收入的重要途径。然而，由于性状之间的负相关性，特别是产量与纤维品质之间难以同步改良，传统的育种方法很难打破不利基因的连锁关系。
分子标记的开发有利于从染色体水平进行性状的遗传选择，特别是单核苷酸多态性(SNP)标记，数量多、多态性丰富。近年来，随着测序技术的不断进步，SNP的检测成本、可靠性、时效性等方面不断向着有利于研究的方面发展，也使得育种技术在打破基因连锁、同步改良多个性状方面成为可能。
发明内容
本发明的目的是提供一种与棉花纤维长度相关的分子标记及其应用，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种与棉花纤维品质相关的分子标记，所述分子标记位于棉花基因组第16号染色体，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，包括突变位点SNP 1；所述SNP1为chr16_41836768A>G。
优选的是，所述SNP 1存在基因型AA、AG和GG。
本发明还提供一种利用所述分子标记鉴别棉花纤维品质的方法，提取待测棉花基因组DNA，检测所述分子标记相应SNP 1的基因型，其中，所述SNP 1位点的基因型为AA的个体纤维品质显著高于基因型为GG和AG的个体。
优选的是，所述纤维品质为纤维长度。
本发明还提供所述分子标记在棉花纤维品质性状选育中的应用。
优选的是，所述纤维品质为纤维长度。
优选的是，所述棉花包括冀丰1271、冀丰4号和以二者为亲本选育的后代。
冀丰1271于2012年通过河北省审定，是目前河北省区域试验的对照品种；冀丰4号先后通过天津、河北和国家审定。两品种都被多家单位用作杂交亲本，选育了大量的后代材料。
本发明公开了以下技术效果：
本发明通过分析棉花基因组DNA，在第16号染色体52-56cM位置处定位到一个纤维长度QTL qFL-D3-2，在定位到的QTL区间内发现一个SNP标记，即chr16_41836768，位于SEQID NO.1所示的核苷酸序列的第101位，发现该位点与棉花纤维长度相关，并通过试验验证了，AA基因型个体纤维长度显著高于GG型个体(p<0.05)，为优势基因型。本发明提供的分子标记可以准确的鉴定棉花纤维长度性状，有利于培育纤维品质较好的棉花个体，剔除纤维品质较差的个体，提高棉花的纤维品质，从而为优质棉花的选育提供科学依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为纤维长度QTL qFL-D3-2在多群体的定位结果；
图2为验证群体纤维品质性状差异显著性，不同字母表示差异显著(p<0.05)。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规方案，所用试剂或原料，如未特别说明，均购自商业渠道或是已公开。
实施例1
1、以冀丰1271为母本、冀丰4号为父本构建棉花F2分离群体(试验群体)，群体包含310个单株；调查亲本和310个F2单株及后代株系的纤维品质性状。棉铃自然吐絮后，人工收获，轧花后，每材料各称取20克纤维样品送至农业部棉花品质监督检验测试中心(河南安阳，中国农业科学院棉花研究所)，检测纤维的比强度和马克隆值。
2、提取200株棉花幼叶DNA，按照CTAB法(Paterson A H,Brubaker C L,Wendel JF.A rapid method for extraction of cotton(Gossypiums pp.)genomie DNA suitablefor RFLP and PCR analysis.Plant MOl Rep,1993,11:122-127)。
3、GBTS开发SNP标签。参照Xu等的方法(Xu Y,Yang Q N,Zheng H J,etal.Genotyping by target sequencing(GBTS)and its applications[J].Sci AgricSin,2020,53:2983-3004.)对DNA进行SNP检测。
4、构建高密度遗传图谱。选择亲本间及群体具有多态性的SNP，采用MSTMap(theminimum spanning tree map,version update 2015)软件构建遗传图谱，LOD值为4.0-20.0。
5、QTL定位。结合遗传图谱和纤维品质数据，采用QTLIciMapping 4.0软件的ICIM程序定位QTL，参数为Step＝1cM，PIN＝0.001，LOD值由1 000次迭代计算确定。结果发现qFL-D3-2稳定表达，贡献率达到10％以上。
6、关键SNP的确定。基于QTL定位结果，选择LOD值较高，贡献率较好的位点，确定位点内的SNP在亲本及群体中的基因型，结合纤维品质数据进行不同基因型之间的差异显著性分析。
7、亲本间共有213825个SNP，其中40229个SNP在亲本间及群体具有多态性，构建了一张包含12084个SNP的高密度遗传图谱。在第16号染色体52-56cM位置处定位到一个纤维长度QTL qFL-D3-2，这个QTL在不同环境下对表型变异的贡献率分别为8.13％-20.88％(表1；图1)。
表1定位到的纤维长度QTL相关信息
8、在定位到的QTL区间内发现一个SNP标记，即chr16_41836768，位于SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列的第101位，且该处碱基为A或G，在亲本冀丰1271的基因型为GG，在亲本冀丰4号的基因型为AA。
SEQ ID NO.1：
CATGCCATAATTCTGGTGAAGATGACATCTGACACACAGTTTGGAATGTAGGACATGGCTTTATACCTTTTGGTCCTCTCATCAGCATGTTGTCTGATCT[A/G]AGCTACTGTGGGATTGTTCCTTAGTGCTGTTGGCTCAGTATCTGCGTTGACAACTTCCCACAGATCAAAGGCCTGCAGGTAAGTCTTCATTTTTACTAG。
表2 SNP位点在亲本中的碱基类型：
9、将这SNP标记在冀丰4号的基因型记为A群，在冀丰1271的基因型记为G群，依据这两个标记的亲本基因型对试验群体进行分群，将群体分为纯合基因型的A群(SNP标记在冀丰4号的基因型)和G群(SNP标记在冀丰1271的基因型)，以及杂合基因型的H群，并对三个群的表型进行差异显著性分析(表3)。可以看出，A群的纤维长度显著高于G群(相差约1.5mm)。说明qFL-D3-2区间内的SNP标记(chr16_41836768)在鉴定纤维长度方面效果显著。当这两个位点与冀丰4号基因型相同时，即为AA，材料的纤维长度较长、品质较好；当这个SNP位点与冀丰1271基因型相同时，即为GG，材料的纤维长度较短、品质较差；当这个SNP位点基因型为AG时，材料的纤维长度同样较短、品质较差。
表3不同基因型群之间纤维比强度和马克隆值的差异
注：a、b、c不同字母表示差异显著(p<0.05)。
实施例2
提取F2群体中剩余110个单株的DNA，通过GBTS技术开发SNP标记，统计chr16_41836768位置SNP基因型，并根据基因型进行分群，分析不同基因型材料间纤维品质的差异显著性。结果表明，在剩余的110个单株中，chr16_41836768位点为AA纯合基因型单株32个，GG纯合基因型单株36个，AG杂合基因型单株42个。分析三类基因型株系的纤维品质数据，结果发现，AA纯合基因型群体的纤维长度均显著优于GG纯合基因型群体和AG杂合基因型群体(表4，图2)，证明chr16_41836768在鉴定纤维长度方面具有显著作用。
表4 SNP的验证数据差异显著性分析
注：a、b、c不同字母表示差异显著(p<0.05)。
综上，改良纤维长度是棉花育种和生产迫切希望实现的工作，也是现有育种方法的瓶颈技术。chr16_41836768能够辅助鉴定纤维长度的长短，具有十分重大的应用价值，对加快优质棉花新品种的选育、提高棉花经济效益有重要意义。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种与棉花纤维品质相关的分子标记，其特征在于，所述分子标记位于棉花基因组第16号染色体，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，包括突变位点SNP 1；所述SNP 1为chr16_41836768A>G。
2.根据权利要求1所述的分子标记，其特征在于，所述SNP 1存在基因型AA、AG和GG。
3.一种利用权利要求1-2任一项所述分子标记鉴别棉花纤维品质的方法，其特征在于，提取待测棉花基因组DNA，检测所述分子标记相应SNP 1的基因型，其中，所述SNP 1位点的基因型为AA的个体纤维品质显著高于基因型为GG和AG的个体。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述纤维品质为纤维长度。
5.如权利要求1-2任一项所述分子标记在棉花纤维品质性状选育中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述纤维品质为纤维长度。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述棉花包括冀丰1271、冀丰4号和以二者为亲本选育的后代。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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